采动覆岩裂隙演化的光纤监测耦合性及分带表征
刘奇1
牛家宝2
李青海3
赵金海3
訾建潇4
1.山东科技大学能源与矿业工程学院,山东青岛 266590;山东省矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培有基地,山东青岛 266590;安徽建筑大学建筑结构与地下工程安徽省重点实验室,安徽合肥 2306012.山东科技大学能源与矿业工程学院,山东青岛 2665903.山东科技大学能源与矿业工程学院,山东青岛 266590;山东省矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培有基地,山东青岛 2665904.肥城矿业集团梁宝寺能源有限责任公司,山东济宁 272400
摘要：分布式光纤感测作为科学认识采动覆岩动态演变规律的重要工具,其监测数据的准确性主要取决于光纤-岩体的耦合关系.选择神东某矿作为研究对象,将分布式光纤感测技术应用于相似模拟实验,结合光纤-岩体耦合关系,探究采动覆岩垂直分带时空演化特征与光纤应变数据峰值点位置的内在联系.针对以往研究中光纤应变数据容易受光纤-岩体耦合关系影响,从而导致测试结果出现误差的问题,提出用岩体裂隙率表征光纤-岩体耦合关系的新方法.通过光纤-岩体耦合关系试验,得到光纤-岩体应变传递系数与岩体裂隙率之间呈线性函数关系,并采用二值化方法处理模型图像获取各区域裂隙变化量,分区域地计算出采动覆岩直埋光纤的应变传递系数,为进一步探究光纤应变数据峰值与采动覆岩垂直分带特征之间的关系提供了支撑.研究表明:光纤应变峰值点位置能用于关键层下方离层以及覆岩分带表征,利用构建的关键层下方离层及覆岩分带表征模型,结合峰值检测算法,得到关键层的位置分别为44、68、107cm,以及垮落带、导水裂隙带发育高度分别为35、68cm,算法识别结果与理论计算数值吻合,符合神东某矿的实际情况.
关键词：采动覆岩导水裂隙关键层光纤传感耦合性
分类号：TD745.2(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家自然科学基金(51904168)山东省自然科学基金资助项目(ZR202212010234)
论文发表日期：2024-03-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：13( 1345-1357 )
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